砂礫石覆蓋層靜壓灌漿施工技術(shù)

譚必軒

（葛洲壩新疆工程局，新疆烏魯木齊 830049）

1 背 景

1.1 工程概況

新疆斯木塔斯水電站擋水主壩采用混凝土面板砂礫堆石壩，壩址位于阿克牙孜河中游河段的峽谷上，該部位河谷較窄，兩岸邊坡陡立，呈基本對稱“V”形。主壩壩頂高程為1 934.50 m，壩頂寬度為10 m，最大壩高106.00 m，壩頂長141.23 m。

施工導(dǎo)流采用上、下游圍堰擋水、河床一次斷流、導(dǎo)流洞兼深孔泄洪洞泄洪的施工導(dǎo)流方式，導(dǎo)流洞兼深孔泄洪洞布置在河流左岸。該項目涉及兩座度汛圍堰，導(dǎo)流洞進口圍堰在2010年汛期完成任務(wù)，大壩截流戧堤圍堰在2011年5月底前完成度汛任務(wù)。

1.2 地質(zhì)條件

堰址位于阿克牙孜河中游河段的峽谷上，河谷較窄，兩岸邊坡陡立，呈基本對稱“V”形，河谷走向42°～21°。

河床寬8～16 m，谷底高程1 835～1 842 m，覆蓋層厚2.5～8.5 m，覆蓋層為漂石夾砂礫石，下伏巖體為黑云母花崗巖，強風(fēng)化帶厚3～4 m，縱波速度Vp＝2 000～3 000 m/s，風(fēng)化系數(shù)0.5；弱風(fēng)化帶厚20～25 m，縱波速度Vp＝3 000～4 500 m/s，風(fēng)化系數(shù)0.75；微～新鮮基巖Vp=4 500～5 000 m/s。

1.3 圍堰防滲選擇

由于河道兩岸邊坡陡峭，導(dǎo)流洞進口邊坡開挖時，部分石渣落入河道未完全清除。兩座圍堰形成后，場地狹窄，工程量也較小，不利于采用大型機械設(shè)備進行防滲施工，經(jīng)比較采用靜壓控制灌漿防滲施工。

2 施工技術(shù)參數(shù)

2.1 導(dǎo)流洞進口圍堰防滲布置

斯木塔斯水電站導(dǎo)流洞進口混凝土圍堰坐落在1號古河槽砂礫石層上，由于其滲水量較大，為了確保洞內(nèi)混凝土施工，擬對1號古河槽進行灌漿處理?；炷羾咻S線長70 m，最大高度9 m，頂寬2 m，帷幕灌漿布置2排，排距0.6 m，孔距2 m。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，砂卵石層厚3～20 m，帷幕孔伸入基巖3 m。滲漏量較大部位，可考慮加密灌漿孔，直至滲漏量最小。

2.2 大壩上游圍堰防滲灌漿布置

上游圍堰頂高程1 853 m，最大堰高約13 m，河床覆蓋層厚2.5～8.5 m，軸線長約38 m，頂寬20 m。圍堰防滲灌漿軸線位于上游圍堰軸線下游側(cè)，距上游圍堰軸線12.5 m，防滲灌漿軸線長約30.7 m。初步擬沿圍堰防滲灌漿軸線設(shè)2排灌漿孔，梅花形布置，孔間距2 m，排距1 m，分三序施工，造孔初步估計32個，總進尺約480 m，終孔深入基巖0.5 m。幕體形成后在開挖過程中可據(jù)實際滲水地段加密。

3 主要施工程序及施工方法

3.1 主要施工程序

施工程序為先施工下游排，后施工上游排。每排分三序施工，其程序是下排Ⅰ序孔（兼作先導(dǎo)孔）→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→上排Ⅰ序孔→Ⅱ序孔→Ⅲ序孔→檢查孔。

3.2 注漿方法

根據(jù)砂卵石層特點，灌漿孔施工時，采取一次成孔，自上而下分段灌漿，成孔穩(wěn)定重新掃孔后再次灌漿，直至到達基巖。

封堵注漿擬采用“自下而上分段灌漿法”進行灌漿。段長按照3～5 m控制。

3.3 鉆孔設(shè)備

鉆孔選用YG80型工程鉆機，孔徑146 mm，套管跟管護壁成孔。XY-2型回轉(zhuǎn)型鉆機配套使用。

3.4 主要施工方法

3.4.1 先導(dǎo)孔施工

（1）為了進一步查明覆蓋層的厚度及河床建基面高程，指導(dǎo)圍堰封堵注漿施工，在下游排選兩個I序孔作為先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔施工在圍堰填筑前左岸導(dǎo)流洞進口混凝土圍堰預(yù)留坎上先施工1個孔，圍堰全部填筑后，在河床右岸段布置1個孔。

（2）先導(dǎo)孔施工采用YG80工程鉆機跟管鉆進，達到預(yù)計深度后，改用XY-2型回轉(zhuǎn)型鉆機鉆孔，在鋼套管護壁管中鉆取巖芯，孔徑76 mm，確認建基巖并入巖0.5 m，經(jīng)監(jiān)理工程師確認后終孔，鉆取巖芯保留。

3.4.2 注漿材料

3.4.2.1 水泥漿及水泥粘土漿

水泥采用P.O.32.5水泥，粘土采用粘土粉。

水泥漿：0.5∶1（重量比），水泥粘土漿1∶1（重量比）。粘土和水配制成粘土漿（1∶1或2∶1）原漿濃漿后加水泥。

3.4.2.2 堵漏材料

架空地層充填材料可采用砂、瓜米石（粒徑3.5 mm）、粘土等。

3.4.2.3 化灌材料

化灌材料采用水玻璃、水泥水玻璃漿液，水玻璃用量為水泥用量的15%～30%。

3.4.3 注漿方式

灌漿方法有充填灌漿法、滲透灌漿法和擠密灌漿法等。本工程采用充填式注漿靜壓注漿方法。

3.4.4 注漿施工

（1）為防止水泥漿液灌注時流失過多，節(jié)省水泥用量，在注漿前對I序孔（先導(dǎo)孔）采取用砂、細石充填架空地段（孔段），充填一定量后用測繩測量孔深，如該孔內(nèi)充填有砂、細石，可用風(fēng)、水沖孔，或者采用回轉(zhuǎn)鉆機掃孔到原孔深，如此反復(fù)進行。充填程序先粗顆粒，后砂，然后改用水泥砂漿或水泥漿液進行灌漿，水泥漿液定量灌注，每次定量水泥3～5 t。待灌漿孔內(nèi)有回漿后，待凝72 h，掃孔復(fù)灌，復(fù)灌采用水泥漿液0.5∶1。

（2）II序孔或III序孔灌漿施工可先注水泥砂漿，如水泥耗量達3～5 t，改用I序孔（先導(dǎo)孔）充填方法。

（3）注漿過程中，對河床流水進行觀察，如下游水發(fā)現(xiàn)河水帶有水泥漿液且流失量過大，要立即停止注水泥漿，采取水泥水玻璃雙液注漿方法。否則停灌，待凝72 h后，再進行注漿作業(yè)。重復(fù)上述注漿方法。

（4）鉆孔注漿過程中，做好現(xiàn)場施工記錄，遇到特殊情況時，及時將情況、處理措施與結(jié)果上報業(yè)主和監(jiān)理。

（5）注漿孔內(nèi)有回灌漿液，觀測10～15 min，孔內(nèi)漿液下降10 cm，可結(jié)束。

（6）注漿效果檢查：采用鉆孔注水檢查方法，全孔注滿水后觀測10～15 min，孔內(nèi)水位下降20～30 cm內(nèi)認為合格，否則進行補加灌漿孔。

4 施工進度及材料

導(dǎo)流洞進口圍堰從2010年6月5日開始施工，6月15日結(jié)束，保證了導(dǎo)流洞洞內(nèi)混凝土施工。

大壩上游圍堰從2010年10月1日開始施工，10月13日結(jié)束，較預(yù)期目標提前2 d進行基坑開挖。

5 灌漿效果

（1）施工完成后，通過耗材統(tǒng)計表分析，灌漿遞減效果明顯，經(jīng)過檢查孔觀測，10 min內(nèi)孔內(nèi)注水沉降12 cm。

表1 導(dǎo)流洞進口圍堰灌漿耗材統(tǒng)計表Table1:Consumption of grouting materials for the inlet weir of diversion tunnel

表2 大壩上游圍堰灌漿耗材統(tǒng)計表Table 2:Consumption of grouting materials for the weir upstream dam

（2）導(dǎo)流洞圍堰防滲灌漿施工完成后，導(dǎo)流洞進口引渠底板開挖時段，測算滲水流量約6 m3/h，安排2臺（1用1備）15 m3/h的渾水抽水泵間斷排水即可滿足要求。

（3）大壩圍堰防滲灌漿施工完成后，壩基開挖時段，測算滲水流量約30 m3/h，安排2臺（1用1備）40 m3/h的渾水抽水泵間斷排水即可滿足要求。

6 總結(jié)及建議

（1）兩座圍堰經(jīng)過靜壓灌漿處理后，達到了預(yù)期臨時防滲效果，經(jīng)過經(jīng)濟比較，若采用其它類型防滲，一是造價較大（采用前者節(jié)約成本約80萬元），二是受施工場地限制，其它防滲方法將嚴重影響工期。

（2）兩座圍堰地質(zhì)條件都是砂礫石上覆開挖石渣料，在鉆孔深度20 m范圍采用靜壓控制灌漿技術(shù)，對于臨時防滲工程來說值得借鑒，有利于成本控制，也有利于施工進度。